JP6144563B2 - Detector - Google Patents

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Description

本発明は検出器に係り、特に、十字ばねで支持する振り子の変位を安定して利用可能な検出器に関する。   The present invention relates to a detector, and more particularly to a detector that can stably use the displacement of a pendulum supported by a cross spring.

従来、特許文献1に示すような、地震等による地殻の傾斜等の微小な傾斜を測定するための傾斜検出器が知られている。かかる傾斜検出器は、振り子と、振り子を回動自在に支持する円筒形状の十字ばね10(例えば図5に示す)と、十字ばね10を保持固定する支持部材22と、を有している。そして、傾斜検出器は振り子の変位から傾斜を求める(出力する)ようになっている。ここで、十字ばね10は、支持部材22に保持固定される。支持部材22には、十字ばね10の嵌入可能な貫通孔が設けられ、その貫通孔から径方向外側に向かうスリットSが形成されている。そして、スリットSで分離された支持部材22の部分同士を螺子34の螺合で接近させることで、十字ばね10を支持部材22の貫通孔で挟み、支持部材22で十字ばね10を保持固定するようにしている。なお、十字ばね10は、回転支持部材として摩擦ロスが極端に少なく且つ軸ぶれが少ないので、振り子の極めて微小な変位さえも有効な出力とすることが可能である。   Conventionally, an inclination detector for measuring a minute inclination such as an inclination of a crust due to an earthquake or the like as shown in Patent Document 1 is known. Such a tilt detector includes a pendulum, a cylindrical cross spring 10 (for example, shown in FIG. 5) that rotatably supports the pendulum, and a support member 22 that holds and fixes the cross spring 10. The inclination detector obtains (outputs) the inclination from the displacement of the pendulum. Here, the cross spring 10 is held and fixed to the support member 22. The support member 22 is provided with a through-hole into which the cross spring 10 can be fitted, and a slit S is formed from the through-hole toward the radially outer side. Then, the portions of the support member 22 separated by the slit S are brought close to each other by screwing of the screws 34, whereby the cross spring 10 is sandwiched between the through holes of the support member 22, and the cross spring 10 is held and fixed by the support member 22. I am doing so. In addition, since the cross spring 10 has an extremely small friction loss and a small axial run as a rotation support member, even a very small displacement of the pendulum can be an effective output.

特開2001−33242号公報JP 2001-33242 A

しかしながら、図5で示す十字ばね10の保持固定の手法では、円筒形状の十字ばね10全周に対して均一な力を及ぼすことはできず、その力は図5であれば左右方向及び上側に偏在することとなる。このため、図5で示す手法では、支持部材22に保持固定された際に十字ばね10には偏在した内部応力が蓄積されるので、時間が経つにつれ十字ばね10からその内部応力が徐々に解放されたり、何らかの外力により瞬間的にその内部応力が解放されたりするおそれがある。つまり、十字ばね10で支持された振り子の変位がドリフトしたり、オフセットしたりすることで、傾斜検出器の出力が不安定になるおそれがあった。   However, in the method of holding and fixing the cross spring 10 shown in FIG. 5, a uniform force cannot be exerted on the entire circumference of the cylindrical cross spring 10, and in the case of FIG. It will be unevenly distributed. For this reason, in the method shown in FIG. 5, since the uneven internal stress is accumulated in the cross spring 10 when held and fixed to the support member 22, the internal stress is gradually released from the cross spring 10 over time. Or the internal stress may be instantaneously released by some external force. That is, the displacement of the pendulum supported by the cross spring 10 may drift or be offset, which may cause the output of the tilt detector to become unstable.

本発明は、前記の問題点を解決するべくなされたもので、十字ばねで支持する振り子の変位を安定して利用可能な検出器を提供することを課題とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a detector that can stably use the displacement of a pendulum supported by a cross spring.

本願の請求項1に係る発明は、振り子と、該振り子を回動自在に支持する円筒形状の十字ばねと、該十字ばねを保持固定する支持部材と、を有する検出器において、前記支持部材及び前記振り子はそれぞれ、前記十字ばねの軸方向で内径が拡大又は縮小するテーパ開口部を備え、該テーパ開口部にそれぞれ適合可能な第1テーパ外面が一端側に設けられ、前記軸方向で前記十字ばねの外面に平行な内面を有し、該十字ばねに外嵌するリング部材を有し、該リング部材の前記軸方向への移動により、前記十字ばねが該リング部材を介して前記支持部材及び前記振り子に保持固定され、該リング部材の他の一端側にも該他の一端側から外径が拡大する第2テーパ外面が設けられ、互いに前記テーパ開口部の周方向で等間隔に配置されるとともに、前記支持部材又は前記振り子に前記軸方向と直交する方向から螺合する複数の螺子を備え、該複数の螺子の先端部が前記第2テーパ外面を押圧することで、前記リング部材を前記軸方向に移動させたことにより、前記課題を解決したものである。 The invention according to claim 1 of the present application provides a detector including a pendulum, a cylindrical cross spring that rotatably supports the pendulum, and a support member that holds and fixes the cross spring. Each of the pendulums includes a tapered opening whose inner diameter is enlarged or reduced in the axial direction of the cross spring, and a first tapered outer surface that can be fitted to the tapered opening is provided on one end side, and the cross in the axial direction. An inner surface parallel to the outer surface of the spring; and a ring member that is fitted onto the cross spring. The movement of the ring member in the axial direction causes the cross spring to pass through the ring member to support the support member and A second taper outer surface that is held and fixed to the pendulum and whose outer diameter is enlarged from the other end side is provided on the other end side of the ring member, and is arranged at equal intervals in the circumferential direction of the taper opening. And The support member or the pendulum is provided with a plurality of screws that are screwed from a direction orthogonal to the axial direction, and the tip end portions of the plurality of screws press the second tapered outer surface, thereby causing the ring member to move in the axial direction. The above-mentioned problem is solved by moving to .

本願の請求項に係る発明は、前記複数の螺子の先端部及び前記第2テーパ外面に、硬化処理を施したものである。 In the invention according to claim 2 of the present application, the distal end portions of the plurality of screws and the outer surface of the second taper are hardened.

本発明によれば、十字ばねで支持する振り子の変位が安定して利用可能となる。   According to the present invention, the displacement of the pendulum supported by the cross spring can be stably used.

本発明の実施形態に係る傾斜検出器の一例を示す模式図The schematic diagram which shows an example of the inclination detector which concerns on embodiment of this invention 図1の軸支持機構の一例を示す模式図(側面断面図(A)、正面図(B))Schematic diagram showing an example of the shaft support mechanism of FIG. 1 (side sectional view (A), front view (B)) 図2(A)の十字ばね付近の模式図Schematic diagram of the vicinity of the cross spring in FIG. 図1の十字ばねの構成を示す模式図(斜視断面図(A)、正面図(B))Schematic diagram showing the configuration of the cross spring of FIG. 1 (perspective sectional view (A), front view (B)) 従来の軸支持機構における十字ばねの保持固定の手段を示す模式図Schematic diagram showing means for holding and fixing the cross spring in the conventional shaft support mechanism

以下、本発明を好適に実施するための形態(以下、実施形態という)につき、詳細に説明する。尚、本発明は以下の実施形態及び実施例に記載した内容に限定されるものではない。また、以下に記載した実施形態及び実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。更に、以下に記載した実施形態及び実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせてもよいし、適宜選択して用いてもよい。   Hereinafter, modes (hereinafter referred to as embodiments) for suitably carrying out the present invention will be described in detail. The present invention is not limited to the contents described in the following embodiments and examples. In addition, constituent elements in the embodiments and examples described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those in a so-called equivalent range. Furthermore, the constituent elements disclosed in the embodiments and examples described below may be appropriately combined or may be appropriately selected and used.

本発明に係る実施形態について、図1から図4を用いて説明する。   An embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.

最初に、本実施形態に係る傾斜検出器100全体の構成を概略的に説明する。   First, the overall configuration of the inclination detector 100 according to the present embodiment will be schematically described.

傾斜検出器(検出器)100は、図1に示す如く、検出器本体102と、制御部104と、傾斜測定部106と、を有する。この傾斜検出器100は、例えば、測定しようとする場所に設置され、長期間(年単位)に亘りメンテナンスしない状態で用いられることを想定している。   As shown in FIG. 1, the inclination detector (detector) 100 includes a detector main body 102, a control unit 104, and an inclination measurement unit 106. This inclination detector 100 is assumed to be installed in a place to be measured and used without maintenance for a long period (yearly unit), for example.

前記検出器本体102は、図1または図4に示す如く、ケーシング108の内部に軸支持機構120と振り子130とを収納している。ケーシング108の内部上端部108Aでは、1つの十字ばね110を介して軸支持機構120を回動可能に支持している。そして、軸支持機構120は、もう1つの十字ばね110を介して、振り子130を回動可能に支持している。即ち、2つの十字ばね110は、互いに軸方向Oが直交するように配置されている。振り子130は、2つの十字ばね110の軸方向Oに直交する垂線上の位置に設けられている。なお、軸支持機構120については後述する。   As shown in FIG. 1 or 4, the detector main body 102 houses a shaft support mechanism 120 and a pendulum 130 inside a casing 108. An inner upper end 108A of the casing 108 rotatably supports the shaft support mechanism 120 via a single cross spring 110. The shaft support mechanism 120 supports the pendulum 130 through the other cross spring 110 so as to be rotatable. That is, the two cross springs 110 are arranged so that the axial directions O are orthogonal to each other. The pendulum 130 is provided at a position on a perpendicular line perpendicular to the axial direction O of the two cross springs 110. The shaft support mechanism 120 will be described later.

振り子130には、図1に示す如く、その両側部に磁気回路部が設けられ、更にその下端部に静電容量検出部(可動側)140が設けられている。磁気回路部は図示しないマグネットを備え、2つの対向磁極136とポールピース138とにより左右2段の磁気回路が構成されている。対向電極136とポールピース138とは、透磁率の高い磁性材料で構成されている。なお、磁気回路部以外の検出器本体102を構成する部材は、非磁性材料で形成されている。対向磁極136とポールピース138との間には、ケーシング108の内壁から突出する電磁コイル142がそれぞれ配置されている。この電磁コイル142と対向磁極136とにより、振り子130の変位を矯正可能なフォースモータが構成されている。   As shown in FIG. 1, the pendulum 130 is provided with magnetic circuit portions on both sides thereof, and further has a capacitance detection portion (movable side) 140 at the lower end thereof. The magnetic circuit unit includes a magnet (not shown), and two opposing magnetic poles 136 and a pole piece 138 form a left and right two-stage magnetic circuit. The counter electrode 136 and the pole piece 138 are made of a magnetic material having a high magnetic permeability. Members other than the magnetic circuit unit that constitute the detector body 102 are made of a nonmagnetic material. Between the opposing magnetic pole 136 and the pole piece 138, electromagnetic coils 142 projecting from the inner wall of the casing 108 are respectively disposed. The electromagnetic coil 142 and the counter magnetic pole 136 constitute a force motor that can correct the displacement of the pendulum 130.

静電容量検出部(可動側)140は、図1に示す如く、振り子130の下端部に設けられ、静電容量検出部(固定側)144に対して対向配置されている。静電容量検出部(固定側)144は、ケーシング108に支持されている。静電容量検出部(可動側)140と静電容量検出部(固定側)144とにより、変位検出用のコンデンサCが構成されており、コンデンサCの電気容量の変化に応じ、振り子130の左右及び前後の変位が検出されるようになっている。   As shown in FIG. 1, the capacitance detection unit (movable side) 140 is provided at the lower end portion of the pendulum 130 and is disposed to face the capacitance detection unit (fixed side) 144. The capacitance detection unit (fixed side) 144 is supported by the casing 108. The capacitance detection unit (movable side) 140 and the capacitance detection unit (fixed side) 144 constitute a displacement detection capacitor C. Depending on the change in the capacitance of the capacitor C, the left and right sides of the pendulum 130 are changed. In addition, forward and backward displacement is detected.

前記制御部104は、図1に示す如く、電磁コイル142に接続されており、検出器本体102の傾斜により生じるコンデンサCの電気量から求められた振り子130の変位を打ち消すように電磁コイル142にフィードバック電流を流してフォースモータを制御する。   As shown in FIG. 1, the control unit 104 is connected to the electromagnetic coil 142. The force motor is controlled by supplying a feedback current.

前記傾斜測定部106は、図1に示す如く、制御部104に接続されており、電磁コイル142に流されたフィードバック電流に基づき検出器本体102の傾斜を求める構成とされている。   As shown in FIG. 1, the tilt measuring unit 106 is connected to the control unit 104, and is configured to obtain the tilt of the detector main body 102 based on a feedback current passed through the electromagnetic coil 142.

次に、十字ばね110について、図4(A)、(B)を用いて簡単に説明する。   Next, the cross spring 110 will be briefly described with reference to FIGS.

十字ばね110は、例えば、米国特許第3,807,029号などにすでに開示されている。十字ばね110は、主に、2層の円筒部材とその内側に配置される二枚の板ばね118A、118Bとを有する。   The cross spring 110 is already disclosed in US Pat. No. 3,807,029, for example. The cross spring 110 mainly has a two-layer cylindrical member and two leaf springs 118A and 118B arranged inside thereof.

図4(A)に示す如く、2層の円筒部材のうち、径方向外側に配置される外側円筒部材111は、可動リング116と、固定リング112、114と、を有している。固定リング112、114は、可動リング116を挟むように軸方向Oでそれぞれ所定の隙間Pを介して可動リング116と並んで配置されている。即ち、各リング112、114、116は、軸方向Oで互いに非接触状態とされている。なお、本実施形態では、外側円筒部材111の直径は1cm程度で、隙間Pは1mm若しくはそれ以下とされている。   As shown in FIG. 4A, the outer cylindrical member 111 disposed on the radially outer side of the two layers of cylindrical members has a movable ring 116 and fixed rings 112 and 114. The fixed rings 112 and 114 are arranged side by side with the movable ring 116 via a predetermined gap P in the axial direction O so as to sandwich the movable ring 116. That is, the rings 112, 114, 116 are not in contact with each other in the axial direction O. In the present embodiment, the outer cylindrical member 111 has a diameter of about 1 cm and a gap P of 1 mm or less.

外側円筒部材111の径方向内側には、図4(B)に示す如く、内側円筒部材117として2つの円弧部材117A、117Bが配置されている。円弧部材117A、117Bは共に、軸方向Oに直交する断面では円弧角度α(例えば90度<α<180度)である円弧形状であり、軸方向Oでは固定リング112から固定リング114まで延在された長さとされている。円弧部材117A、117Bは、互いに外側円筒部材111の内側で対向して配置されている。そして、円弧部材117Aは可動リング116と一体化され、且つ円弧部材117Bは固定リング112、114と一体化されている。円弧部材117Aと固定リング112、114との間には径方向で隙間Gが設けられ、且つ円弧部材117Bと可動リング116との間には径方向で隙間Gが設けられている。   On the radially inner side of the outer cylindrical member 111, as shown in FIG. 4B, two arc members 117A and 117B are arranged as the inner cylindrical member 117. Both the arc members 117A and 117B have an arc shape with an arc angle α (for example, 90 degrees <α <180 degrees) in a cross section orthogonal to the axial direction O, and extend from the fixed ring 112 to the fixed ring 114 in the axial direction O. It has been the length. The arc members 117 </ b> A and 117 </ b> B are arranged to face each other inside the outer cylindrical member 111. The arc member 117A is integrated with the movable ring 116, and the arc member 117B is integrated with the fixed rings 112 and 114. A gap G is provided in the radial direction between the arc member 117 </ b> A and the fixing rings 112 and 114, and a gap G is provided in the radial direction between the arc member 117 </ b> B and the movable ring 116.

2つの円弧部材117A、117Bには、図4(A)、(B)に示す如く、十字形状となるように軸心Oで交差した状態の2枚の板ばね118A、118Bがそれぞれ一体化されている。板ばね118Aには開口部118ABが設けられており、そこを板ばね118Bが貫通して、板ばね118A、118Bは互いに非接触状態とされている。このため、板ばね118A、118Bが軸心Oを中心に撓むことで、摩擦摺動することなく、固定リング112、114に対して可動リング116が相対的に回動することができる。なお、可動リング116は、2つの円弧部材117A、117Bの端部117AAと117BAとが当接するまで固定リング112、114に対して回動することができる。   As shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B), two leaf springs 118A and 118B in a state of intersecting at an axis O so as to form a cross shape are integrated with the two arc members 117A and 117B, respectively. ing. The leaf spring 118A is provided with an opening 118AB through which the leaf spring 118B penetrates, and the leaf springs 118A and 118B are not in contact with each other. For this reason, since the leaf springs 118A and 118B are bent about the axis O, the movable ring 116 can be rotated relative to the fixed rings 112 and 114 without frictional sliding. The movable ring 116 can be rotated with respect to the fixed rings 112 and 114 until the end portions 117AA and 117BA of the two arc members 117A and 117B come into contact with each other.

即ち、軸支持機構120をコンパクトに構成しながら、十字ばね110は微小な回転量を安定して再現することができ、振り子130の極めて微小な変位さえも有効な出力とすることが可能である。   In other words, while the shaft support mechanism 120 is compactly configured, the cross spring 110 can stably reproduce a minute amount of rotation, and even an extremely minute displacement of the pendulum 130 can be an effective output. .

逆に言うならば、外側円筒部材111に局所的に力が加わった状態となると、2つの板ばね118A、118Bに局所的な撓みが生じて塑性変形したり、2層の円筒部材の間に隙間Gがなくなり互いに接触したりする。このため、十字ばね110の上記機能を最大限に発揮させるために、本実施形態では外側円筒部材111(固定リング112、114、及び可動リング116)に対しては、全周であって軸方向Oの長さ全てに均一な力をかけて十字ばね110を保持固定するようにしている。   In other words, when a force is locally applied to the outer cylindrical member 111, the two leaf springs 118A and 118B are locally bent and plastically deformed, or between two layers of cylindrical members. The gaps G disappear and contact each other. For this reason, in order to maximize the above-described function of the cross spring 110, in the present embodiment, the outer cylindrical member 111 (the fixed rings 112 and 114 and the movable ring 116) has an entire circumference and is axial. The cross spring 110 is held and fixed by applying a uniform force to all the lengths of O.

次に、十字ばね110を支持する軸支持機構120について、図2(A)、(B)、図3を用いて説明する。   Next, the shaft support mechanism 120 that supports the cross spring 110 will be described with reference to FIGS. 2A, 2B, and 3. FIG.

軸支持機構120は、図2(A)、図3に示す如く、十字ばね110と、十字ばね110を介して振り子130を支持する2つの支持部材122、126と、を有する。十字ばね110は、振り子130を回動自在に支持している。そして、支持部材122、126は、その十字ばね110を保持固定している。   2A and 3, the shaft support mechanism 120 includes a cross spring 110 and two support members 122 and 126 that support the pendulum 130 via the cross spring 110. The cross spring 110 rotatably supports the pendulum 130. The support members 122 and 126 hold and fix the cross spring 110.

支持部材122、126及び振り子130はそれぞれ、図3に示す如く、十字ばね110の軸方向Oで内径が単調に拡大又は縮小するテーパ形状のテーパ開口部122A、126A、130Aを備えている。なお、振り子130には、互いにテーパ開口部130Aの周方向で等間隔に3つの雌螺子部130Bが軸方向Oと直交する方向から形成されている。このため、外周に雄螺子部134Bが設けられた3つの螺子134をそれぞれ、3つの雌螺子部130Bに螺合させることで、3つの螺子134は互いにテーパ開口部130Aの周方向で等間隔に配置されることとなる(本実施形態では螺子134の数は3つなので、図2(B)に示す如く、螺子134は互いに120度間隔で配置されている)。なお、螺子134の螺合量を調整することで、螺子134の先端部134Aのテーパ開口部130Aへの侵入量(押し込み量)を調整することが可能とされている。テーパ開口部122A、126A、130Aに対応して、リング部材124、128、132がそれぞれ、テーパ開口部122A、126A、130Aと十字ばね110の外面112A、114A、116Aとの間に配置されている。   As shown in FIG. 3, each of the support members 122 and 126 and the pendulum 130 includes tapered openings 122A, 126A, and 130A having tapered shapes in which the inner diameter monotonously increases or decreases in the axial direction O of the cross spring 110. In the pendulum 130, three female screw portions 130B are formed from the direction orthogonal to the axial direction O at equal intervals in the circumferential direction of the tapered opening portion 130A. For this reason, the three screws 134 provided with the male screw part 134B on the outer periphery are respectively screwed into the three female screw parts 130B, so that the three screws 134 are equally spaced from each other in the circumferential direction of the tapered opening 130A. (In this embodiment, since the number of the screws 134 is three, the screws 134 are arranged at intervals of 120 degrees as shown in FIG. 2B). In addition, by adjusting the screwing amount of the screw 134, it is possible to adjust the amount of penetration (pushing amount) of the tip 134A of the screw 134 into the tapered opening 130A. Corresponding to the tapered openings 122A, 126A, and 130A, ring members 124, 128, and 132 are disposed between the tapered openings 122A, 126A, and 130A and the outer surfaces 112A, 114A, and 116A of the cross spring 110, respectively. .

リング部材124、128、132は、図3に示す如く、断面が楔形状であり、その外面124A、128A、132Aが一端側から外径が単調に拡大するテーパ形状の第1テーパ外面とされている。即ち、リング部材124、128、132は、テーパ開口部122A、126A、130Aにそれぞれ適合可能な第1テーパ外面124A、128A、132Aが一端側に設けられ軸方向Oで十字ばね110の外面112A、114A、116Aに平行な内面124B、128B、132Bを有している。そして、リング部材124、128、132は、その内面124B、128B、132Bで十字ばね110の外面112A、114A、116Aに接して、十字ばね110に外嵌している。ここで、テーパ開口部122A、126A、130Aにそれぞれ「適合可能」な第1テーパ外面124A、128A、132Aとは、十字ばね110の外面112A、114A、116A(軸方向Oと平行)に対するテーパ開口部122A、126A、130Aの傾斜角度θ1、θ2、θ3と、第1テーパ外面124A、128A、132Aの傾斜角度がそれぞれほぼ同一とされていることをいう。   As shown in FIG. 3, the ring members 124, 128, and 132 are wedge-shaped in cross section, and the outer surfaces 124 </ b> A, 128 </ b> A, and 132 </ b> A are tapered first tapered outer surfaces whose outer diameter monotonously increases from one end side. Yes. That is, the ring members 124, 128, and 132 have first tapered outer surfaces 124 A, 128 A, and 132 A that can be fitted to the tapered openings 122 A, 126 A, and 130 A, respectively, on one end side, and the outer surface 112 A of the cross spring 110 in the axial direction O. It has inner surfaces 124B, 128B, 132B parallel to 114A, 116A. The ring members 124, 128, and 132 are fitted on the cross spring 110 by contacting the outer surfaces 112A, 114A, and 116A of the cross spring 110 with their inner surfaces 124B, 128B, and 132B. Here, the first tapered outer surfaces 124A, 128A, and 132A that are “compatible” with the tapered openings 122A, 126A, and 130A, respectively, are tapered openings with respect to the outer surfaces 112A, 114A, and 116A (parallel to the axial direction O) of the cross spring 110. That is, the inclination angles θ1, θ2, and θ3 of the portions 122A, 126A, and 130A and the inclination angles of the first tapered outer surfaces 124A, 128A, and 132A are substantially the same.

リング部材132には、図3に示す如く、他の一端側にも、該他の一端側から外径が単調に拡大する第2テーパ外面132Cが設けられている。このため、振り子130の雌螺子部130Bに螺合する螺子134の先端部134Aは、第2テーパ外面132Cを押圧可能とされている。ここで、螺子134の先端部134Aの外面116Aに対する傾斜角度βは、第2テーパ外面132Cの傾斜角度θ4とほぼ同一とされている(β≒θ4)。このため、螺子134の先端部134Aで第2テーパ外面132Cを押し込む際には、互いに絶えず(即ち、リング部材132が軸方向Oに移動しても)点ではなく線接触するようにされている。   As shown in FIG. 3, the ring member 132 is provided with a second tapered outer surface 132 </ b> C whose outer diameter monotonously increases from the other end side on the other end side. For this reason, the tip end portion 134A of the screw 134 that is screwed into the female screw portion 130B of the pendulum 130 can press the second tapered outer surface 132C. Here, the inclination angle β of the distal end portion 134A of the screw 134 with respect to the outer surface 116A is substantially the same as the inclination angle θ4 of the second tapered outer surface 132C (β≈θ4). For this reason, when the second tapered outer surface 132C is pushed in by the tip end portion 134A of the screw 134, they are continuously in line contact with each other (that is, even if the ring member 132 moves in the axial direction O). .

複数の螺子134の先端部134A及び第2テーパ外面132Cには、熱処理による硬化処理が施されている(硬化処理は熱処理に限定されず、コーティングなどで実現してもよい)。なお、図3では、螺子134の先端部134Aは角を備える台形で描かれているが、実際は先端部134Aの下端は角の取れた曲面形状とされている(なお、これに限らず、先端部134A自体が球形とされていてもよい)。なお、支持部材122(126)、振り子130、リング部材124(128、132)、及び螺子134は全て、真鍮等の同一の線膨張長係数となる非磁性材料で形成されている。   The end portions 134A and the second tapered outer surfaces 132C of the plurality of screws 134 are subjected to a curing process by heat treatment (the curing process is not limited to the heat treatment, and may be realized by coating or the like). In FIG. 3, the tip 134A of the screw 134 is depicted as a trapezoid with a corner. However, the lower end of the tip 134A is actually a curved surface with a corner (not limited to this, The part 134A itself may be spherical. The support member 122 (126), the pendulum 130, the ring member 124 (128, 132), and the screw 134 are all made of a nonmagnetic material having the same linear expansion length coefficient such as brass.

次に、十字ばね110の保持固定の手順について主に図3に基づいて以下に説明する。   Next, a procedure for holding and fixing the cross spring 110 will be described below mainly based on FIG.

十字ばね110を、リング部材124、128、132を介して支持部材122、126、及び振り子130に保持固定させるには、リング部材124、128、132を軸方向Oへ移動させることで実現することができる。即ち、支持部材122で説明すると、支持部材122に対して十字ばね110を嵌合させたリング部材124を軸方向Oで右側に移動させる。つまり、テーパ開口部122Aに対して第1テーパ外面124Aを当接させ、その第1テーパ外面124Aをテーパ開口部122Aの内側に押し込む。このとき、リング部材124の内面124Bは、十字ばね110の外面112Aに対して平行とされている。このため、第1テーパ外面124Aのテーパ開口部122Aの内側への押し込みにより、リング部材124の内面124Bは十字ばね110の外面112Aに対して平行とされたままで、リング部材124を径方向内側に均一に収縮させることができる。即ち、十字ばね110(の固定リング112)の外面112A全周であってリング部材124の嵌合する軸方向Oの長さ全てに均一な力をかけることができる。振り子130及び支持部材122でも同様におこなうことができる。   In order to hold and fix the cross spring 110 to the support members 122, 126 and the pendulum 130 via the ring members 124, 128, 132, it is realized by moving the ring members 124, 128, 132 in the axial direction O. Can do. That is, in the case of the support member 122, the ring member 124 in which the cross spring 110 is fitted to the support member 122 is moved to the right in the axial direction O. That is, the first taper outer surface 124A is brought into contact with the taper opening 122A, and the first taper outer surface 124A is pushed into the taper opening 122A. At this time, the inner surface 124B of the ring member 124 is parallel to the outer surface 112A of the cross spring 110. For this reason, the inner surface 124B of the ring member 124 remains parallel to the outer surface 112A of the cross spring 110 by pushing the first tapered outer surface 124A into the tapered opening 122A, and the ring member 124 is moved radially inward. It can be shrunk uniformly. That is, a uniform force can be applied to the entire length of the outer surface 112A of the cross spring 110 (fixing ring 112) and the length in the axial direction O with which the ring member 124 is fitted. The same can be done with the pendulum 130 and the support member 122.

なお、支持部材122において、第1テーパ外面124Aをテーパ開口部122Aの内側に押し込むには、直接的にリング状の治具をリング部材124に軸方向Oから押し当ててその治具を軸方向Oに移動させることで容易に実現することができる(支持部材126も同様)。振り子130の場合には、3つの螺子134を振り子130の雌螺子部130Bに螺合させ、螺子134の先端部134Aでリング部材132の第2テーパ外面132Cを押圧することで、リング部材132をテーパ開口部130Aの内側に押し込むことができる。具体的には、3つの螺子134を順番に適量螺合させ、リング部材132が傾かない程度にリング部材132を適当な距離ずつ移動させる。そして、最終的には、適切な保持力で十字ばね110(の可動リング116)が振り子130に保持固定されるようにリング部材132を移動させ、3つの螺子134の先端部134Aにほぼ同じ力がかかるように3つの螺子134の螺合量を調整する。即ち、リング部材132の移動に対しては螺子134を用いることで、軸方向Oに作業スペースが取れない支持部材122、126の間に位置する振り子130への十字ばね110の保持固定を安定して実現することができる(なお、振り子130に対する十字ばね110の保持固定方法を支持部材122、126にも適用してもよい。その場合には、十字ばね110の保持固定に対する軸方向Oの作業スペースを省くことができ、十字ばね110の適用対象を増やすことも可能となる)。   In the support member 122, in order to push the first tapered outer surface 124A into the taper opening 122A, the ring-shaped jig is directly pressed against the ring member 124 from the axial direction O, and the jig is axially moved. It can be easily realized by moving to O (the support member 126 is also the same). In the case of the pendulum 130, the three screws 134 are screwed into the female screw portion 130 </ b> B of the pendulum 130, and the second tapered outer surface 132 </ b> C of the ring member 132 is pressed by the tip portion 134 </ b> A of the screw 134. It can be pushed inside the tapered opening 130A. Specifically, an appropriate amount of the three screws 134 are screwed in order, and the ring member 132 is moved by an appropriate distance so that the ring member 132 does not tilt. Finally, the ring member 132 is moved so that the cross spring 110 (the movable ring 116) is held and fixed to the pendulum 130 with an appropriate holding force, and substantially the same force is applied to the distal end portions 134A of the three screws 134. The amount of screwing of the three screws 134 is adjusted so as to be applied. That is, by using the screw 134 for the movement of the ring member 132, the holding and fixing of the cross spring 110 to the pendulum 130 positioned between the support members 122 and 126 that do not have a work space in the axial direction O can be stabilized. (The method of holding and fixing the cross spring 110 with respect to the pendulum 130 may also be applied to the support members 122 and 126. In this case, the operation in the axial direction O with respect to the holding and fixing of the cross spring 110 is possible. Space can be saved, and the application target of the cross spring 110 can be increased).

なお、リング部材124、128、132を用いずに、直接的に十字ばね110を支持部材122、126及び振り子130に接着剤で保持固定することも考えられる。しかしその場合には、接着剤の十字ばね110の隙間Pへの回り込みで十字ばね110の回動機能を損なうおそれが出てくる。また、接着剤が固まる際に接着剤の局所的なひけで十字ばね110に偏在した内部応力が生じるおそれもある。また、十字ばね110を保持固定するための支持部材122、126及び振り子130の開口部を十字ばね110の外径よりも大きくする必要があることから、支持部材122、126及び振り子130が軸方向Oから傾いた状態で保持固定されるおそれもあり、且つ支持部材122、126及び振り子130の軸心と十字ばね110との軸心とがずれてしまうおそれもある。   It is also conceivable that the cross spring 110 is directly held and fixed to the support members 122, 126 and the pendulum 130 with an adhesive without using the ring members 124, 128, 132. However, in that case, there is a possibility that the turning function of the cross spring 110 is impaired by the wraparound of the adhesive into the gap P of the cross spring 110. Further, when the adhesive is hardened, there is a possibility that internal stress unevenly distributed in the cross spring 110 is generated due to local sink of the adhesive. Further, since the openings of the support members 122 and 126 and the pendulum 130 for holding and fixing the cross spring 110 need to be larger than the outer diameter of the cross spring 110, the support members 122 and 126 and the pendulum 130 are arranged in the axial direction. There is also a possibility that it is held and fixed in a state inclined from O, and there is also a possibility that the axis of the support members 122 and 126 and the pendulum 130 and the axis of the cross spring 110 are displaced.

これに対して、本実施形態においては、リング部材124、128、132が径方向内側に均一に収縮させられるので、十字ばね110の全周であって軸方向Oの長さ全て(リング部材124、128、132の部分)に均一な力がかかり、十字ばね110は支持部材122、126、振り子130に保持固定される。このため、上述した十字ばね110の機能を最大限に発揮させることができる。即ち、支持部材122、126及び振り子130が軸方向Oから傾きにくくかつ支持部材122、126及び振り子130の軸心と十字ばね110との軸心Oとを高精度に合せることが容易である。もちろん、内部応力が偏在しないので振り子130のドリフトやオフセットが生じることを防止することができる。なお、接着剤を、支持部材122、126、及び振り子130に対するリング部材124、128、132のゆるみ止め(固定)の位置づけで使用することは可能である。   On the other hand, in the present embodiment, the ring members 124, 128, 132 are uniformly contracted radially inward, so that the entire length of the cross spring 110 and in the axial direction O (the ring member 124). , 128 and 132), and the cross spring 110 is held and fixed to the support members 122 and 126 and the pendulum 130. For this reason, the function of the cross spring 110 described above can be maximized. That is, the support members 122 and 126 and the pendulum 130 are not easily tilted from the axial direction O, and the axes of the support members 122 and 126 and the pendulum 130 and the axis O of the cross spring 110 can be easily aligned with high accuracy. Of course, since the internal stress is not unevenly distributed, it is possible to prevent the pendulum 130 from drifting or offset. It should be noted that the adhesive can be used to prevent the locking of the ring members 124, 128, 132 with respect to the support members 122, 126 and the pendulum 130 (fixation).

また、本実施形態においては、リング部材132の他の一端側にも第2テーパ外面132Cが設けられ、また、3つの螺子134を備え、3つの螺子134の先端部134Aが第2テーパ外面132Cを押圧することで、リング部材132を軸方向Oに移動させている。このため、振り子130が軸方向Oで狭い間隔Pで支持部材122、126に挟まれて配置されていても、軸方向Oに作業スペースを設ける必要がなく、振り子130のテーパ開口部130Aにリング部材132を確実に押し込むことができる。なお、螺子134の数は3つに限定されず、2つ以上であればよい。ただし、螺子134の数が多いほど安定したリング部材132の移動を実現することができる。もちろん、振り子においても螺子を用いずにリング部材を移動させて振り子に十字ばねを保持固定させるようにしてもよい。   In the present embodiment, the second tapered outer surface 132C is also provided on the other end side of the ring member 132, and three screws 134 are provided, and the distal ends 134A of the three screws 134 are the second tapered outer surface 132C. , The ring member 132 is moved in the axial direction O. For this reason, even if the pendulum 130 is disposed between the support members 122 and 126 at a narrow interval P in the axial direction O, there is no need to provide a working space in the axial direction O, and a ring is formed in the tapered opening 130A of the pendulum 130. The member 132 can be pushed in reliably. Note that the number of screws 134 is not limited to three and may be two or more. However, the larger the number of screws 134, the more stable movement of the ring member 132 can be realized. Of course, in the pendulum, the cross member may be held and fixed to the pendulum by moving the ring member without using a screw.

また、本実施形態においては、3つの螺子134の先端部134A及び第2テーパ外面132Cが硬化処理されている。このため、螺子134で第2テーパ外面132Cに凹みをつけにくく、より安定して螺子134でリング部材132を移動させることができる。もちろん、必ずしも螺子の先端部及び第2テーパ外面に硬化処理を施す必要はない。   In the present embodiment, the distal end portion 134A and the second tapered outer surface 132C of the three screws 134 are cured. For this reason, it is hard to make a dent in the 2nd taper outer surface 132C with the screw 134, and the ring member 132 can be moved with the screw 134 more stably. Of course, it is not always necessary to subject the tip of the screw and the outer surface of the second taper to hardening.

また、本実施形態においては、支持部材122(126)、振り子130、リング部材124(128、132)、螺子134の全てが同一の非磁性材料で同一の線膨張係数とされている。このため、高温環境下となっても偏在した内部応力が十字ばね110に生じることを防止することができる。同時に、流体や樹脂などの異種材料を介して十字ばね110を支持部材122、126、及び振り子130に保持固定させていないので、経時変化の予測が容易であり、且つその耐久性も長期間とすることができる。このため、長期にわたってメンテナンスフリーを実現することが可能となる。   In the present embodiment, the support member 122 (126), the pendulum 130, the ring member 124 (128, 132), and the screw 134 are all made of the same nonmagnetic material and have the same linear expansion coefficient. For this reason, it is possible to prevent the uneven internal stress from being generated in the cross spring 110 even under a high temperature environment. At the same time, since the cross spring 110 is not held and fixed to the support members 122 and 126 and the pendulum 130 via different materials such as fluid and resin, it is easy to predict the change with time and the durability is also long-term. can do. For this reason, it becomes possible to realize maintenance-free over a long period of time.

また、本実施形態においては、螺子134の先端部134Aの傾斜角度βが第2テーパ外面132Cの傾斜角度θ4とほぼ同一である(β≒θ4)。即ち、螺子134の先端部134Aと第2テーパ外面132Cとは線接触するので、第2テーパ外面132Cを変形させにくく、リング部材132を安定して移動させることができる。   In the present embodiment, the inclination angle β of the tip end portion 134A of the screw 134 is substantially the same as the inclination angle θ4 of the second tapered outer surface 132C (β≈θ4). That is, since the tip 134A of the screw 134 and the second taper outer surface 132C are in line contact, the second taper outer surface 132C is hardly deformed, and the ring member 132 can be moved stably.

即ち、本実施形態においては、十字ばね110で支持する振り子130の変位を安定して利用することが可能となる。   That is, in the present embodiment, the displacement of the pendulum 130 supported by the cross spring 110 can be stably used.

なお、上記実施形態においては、非磁性材料として主に真鍮を想定していたが、本発明では、これに限定されず、アルミや銅(リン青銅などの銅合金を含む)や非磁性のステンレス等であってもよい。   In the above embodiment, brass is mainly assumed as a nonmagnetic material. However, the present invention is not limited to this, and aluminum, copper (including copper alloys such as phosphor bronze), and nonmagnetic stainless steel are not limited thereto. Etc.

また、上記実施形態においては、適用される検出器としては傾斜検出器であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、適用される検出器としてはサーボ型の速度検出器やサーボ型の加速度検出器であってもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the inclination detector was applied as a detector applied, this invention is not limited to this. For example, the applied detector may be a servo-type speed detector or a servo-type acceleration detector.

本発明は、振り子と、該振り子を回動自在に支持する円筒形状の十字ばねと、該十字ばねを保持固定する支持部材と、を有する検出器に広く適用することができる。   The present invention can be widely applied to detectors having a pendulum, a cylindrical cross spring that rotatably supports the pendulum, and a support member that holds and fixes the cross spring.

10、110…十字ばね
22、122、126…支持部材
34、134…螺子
100…傾斜検出器
102…検出器本体
104…制御部
106…傾斜測定部
108…ケーシング
111…外側円筒部材
112、114…固定リング
116…可動リング
117…内側円筒部材
117A、117B…円弧部材
118A、118B…板ばね
120…軸支持機構
122A、126A、130A…テーパ開口部
124、128、132…リング部材
124A、128A、132A…第1テーパ外面
124B、128B、132B…内面
130…振り子
132C…第2テーパ外面
136…対向磁極
138…ポールピース
140…静電容量検出部(可動側)
142…電磁コイル
144…静電容量検出部(固定側)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 110 ... Cross spring 22, 122, 126 ... Support member 34, 134 ... Screw 100 ... Inclination detector 102 ... Detector main body 104 ... Control part 106 ... Inclination measuring part 108 ... Casing 111 ... Outer cylindrical member 112, 114 ... Fixed ring 116: movable ring 117 ... inner cylindrical member 117A, 117B ... arc member 118A, 118B ... leaf spring 120 ... shaft support mechanism 122A, 126A, 130A ... taper opening 124, 128, 132 ... ring member 124A, 128A, 132A ... First taper outer surface 124B, 128B, 132B ... Inner surface 130 ... Pendulum 132C ... Second taper outer surface 136 ... Counter magnetic pole 138 ... Pole piece 140 ... Capacitance detector (movable side)
142: Electromagnetic coil 144: Capacitance detector (fixed side)

Claims (2)

振り子と、該振り子を回動自在に支持する円筒形状の十字ばねと、該十字ばねを保持固定する支持部材と、を有する検出器において、
前記支持部材及び前記振り子はそれぞれ、前記十字ばねの軸方向で内径が拡大又は縮小するテーパ開口部を備え、
該テーパ開口部にそれぞれ適合可能な第1テーパ外面が一端側に設けられ、前記軸方向で前記十字ばねの外面に平行な内面を有し、該十字ばねに外嵌するリング部材を有し、
該リング部材の前記軸方向への移動により、前記十字ばねが該リング部材を介して前記支持部材及び前記振り子に保持固定され、
リング部材の他の一端側にも該他の一端側から外径が拡大する第2テーパ外面が設けられ、
互いに前記テーパ開口部の周方向で等間隔に配置されるとともに、前記支持部材又は前記振り子に前記軸方向と直交する方向から螺合する複数の螺子を備え、
該複数の螺子の先端部が前記第2テーパ外面を押圧することで、前記リング部材を前記軸方向に移動させることを特徴とする検出器。
In a detector having a pendulum, a cylindrical cross spring that rotatably supports the pendulum, and a support member that holds and fixes the cross spring.
Each of the support member and the pendulum includes a tapered opening whose inner diameter is enlarged or reduced in the axial direction of the cross spring,
A first taper outer surface that can be fitted to each of the tapered openings is provided on one end side, has an inner surface parallel to the outer surface of the cross spring in the axial direction, and has a ring member that fits over the cross spring;
Due to the movement of the ring member in the axial direction, the cross spring is held and fixed to the support member and the pendulum via the ring member,
A second taper outer surface whose outer diameter is enlarged from the other end side is also provided on the other end side of the ring member,
A plurality of screws that are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the tapered opening and that are screwed to the support member or the pendulum from a direction orthogonal to the axial direction,
By tip of said plurality of screw presses the second tapered outer surface, you and moving the ring member in the axial direction search can.
前記複数の螺子の先端部及び前記第2テーパ外面には、硬化処理が施されていることを特徴とする請求項に記載の検出器。 2. The detector according to claim 1 , wherein a hardening process is applied to tip portions of the plurality of screws and the second taper outer surface.
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